L'evaporazione a fascio di elettroni è un metodo di deposizione fisica del vapore (PVD). Utilizza un fascio focalizzato di elettroni ad alta energia per riscaldare ed evaporare i materiali di partenza, in particolare quelli con punti di fusione elevati. Questa tecnica è vantaggiosa perché consente di raggiungere temperature di evaporazione elevate senza una significativa contaminazione del crogiolo.
Qual è il principio dell'evaporazione a fascio di elettroni? 4 fasi chiave spiegate
1. Generazione di fasci di elettroni ad alta energia
Nell'evaporazione a fascio di elettroni, gli elettroni vengono emessi da un filamento, solitamente di tungsteno, attraverso un riscaldamento joule. Questi elettroni vengono poi accelerati da un campo elettrico ad alta tensione, spesso fino a 100 kV, che conferisce loro un'elevata energia cinetica.
2. Focalizzazione e impatto del fascio
Un forte campo magnetico concentra gli elettroni accelerati in un fascio, che viene diretto verso un crogiolo contenente il materiale da evaporare. Al momento dell'impatto, l'energia cinetica degli elettroni viene convertita in energia termica, riscaldando il materiale fino al punto di evaporazione.
3. Evaporazione e deposizione del materiale
L'energia termica generata dal fascio di elettroni è sufficiente a far evaporare il materiale, che poi si condensa su un substrato, formando un film sottile. Questo processo avviene in un punto altamente localizzato, riducendo al minimo la contaminazione del crogiolo.
4. Perdita di energia e deposizione reattiva
Una parte dell'energia degli elettroni viene persa attraverso la produzione di raggi X e l'emissione di elettroni secondari. Inoltre, l'introduzione di una pressione parziale di gas reattivi come ossigeno o azoto durante l'evaporazione può facilitare la deposizione di film non metallici attraverso reazioni chimiche.
Questo metodo è particolarmente efficace per depositare materiali con elevati punti di fusione, come il tungsteno e il tantalio, e per ottenere rivestimenti di elevata purezza grazie al riscaldamento localizzato e alla minima interazione con il crogiolo.
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